Постоянная память
В состав внутренней памяти входит постоянная память.
Постоянная память (ПЗУ, англ. ROM, Read Only Memory - память только для чтения) — энергонезависимая память, используется для хранения данных, которые никогда не потребуют изменения. Содержимое памяти специальным образом "зашивается" в устройство при его изготовлении для постоянного хранения. Из ПЗУ можно только читать.
Прежде всего в постоянную память записывают программу управления работой самого процессора. В ПЗУ находятся программы управления дисплеем, клавиатурой, принтером, внешней памятью, программы запуска и остановки компьютера, тестирования устройств.
Важнейшей микросхема постоянной или Flash-память — модуль BIOS.
BIOS (Basic Input/Output System - базовая система ввода-вывода) — совокупность программы предназначенных для:
автоматического тестирования устройств после включения питания компьютера
загрузки операционной системы в оперативную память
Разновидность постоянного ЗУ — CMOS RAM.
CMOS RAM — это память с невысоким быстродействием и минимальным энергопотреблением от батарейки.
Используется для хранения информации о конфигурации и составе оборудования компьютера, а также о режимах его работы.
Содержимое CMOS изменяется специальной программой Setup, находящейся в BIOS (англ. Setup - устанавливать
в начало
Внешняя память Различные виды носителей информации, их характеристики
Внешняя память (ВЗУ) предназначена для длительного хранения программ и данных и целостность её содержимого не зависит от того, включён или выключен компьютер. В отличии от оперативной памяти, внешняя память не имеет прямой связи с процессором. Информация от ВЗУ к процессору и наоборот циркулирует примерно по следующей цепочке:
В состав внешней памяти компьютера входят:
накопители на жёстких магнитных дисках
накопители на компакт-дисках
накопители на магнитооптических копакт-дисках
накопители на магнитной ленте и др.
Способ записи двоичной информации на магнитной среде называется магнитным кодированием. Он заключается в том, что магнитные домены выстраиваются вдоль дорожек в направлении приложенного магнитного поля своими северными и южными полюсами. Обычно устанавливают однозначное соответсвтие между двоичной информацией и ориентацией магнитных дисков.
Информация записывается по концетрическим дорожкам (трекам), которые делятся на секторы. Сектор хранит минимальную порцию информации, которая может быть записана на диск или считана.
в начало
Жёсткие магнитные диски
Накопитель на жёстких магнитных дисках (англ. HDD - Hard Drive Disk) или винчестер — это наиболее массовое запомниающее устройство большой ёмкости, в котором носителями информации являются круглые аллюминевые пластины - плоттеры, обе поверхности которых покрыты слоем магнитного материала. Используется для хранения информации — программ и данных.
№28 В большинстве современных ПК рассматривается следующая иерархия памяти:
Регистры процессора, организованные в регистровый файл — наиболее быстрый доступ (порядка 1 такта), но размером лишь в несколько сотен или, редко, тысяч байт.
Кэш процессора 1го уровня (L1) — время доступа порядка нескольких тактов, размером в десятки килобайт
Кэш процессора 2го уровня (L2) — большее время доступа (от 2 до 10 раз медленнее L1), около полумегабайта или более
Кэш процессора 3го уровня (L3) — время доступа около сотни тактов, размером в несколько мегабайт (в массовых процессорах используется с недавнего времени)
ОЗУ системы — время доступа от сотен до, возможно, тысячи тактов, но огромные размеры в несколько гигабайт, вплоть до десятков. Время доступа к ОЗУ может варьироваться для разных его частей в случае комплексов класса NUMA (с неоднородным доступом в память)
Дисковое хранилище — многие миллионы тактов, если данные не были закэшированны или забуферизованны заранее, размеры до нескольких терабайт
Третичная память — задержки до нескольких секунд или минут, но практически неограниченные объемы (ленточные библиотеки).
№29 Обобщенный алгоритм функционирования фон-Неймановской ЭВМ 1. Инициализация. После включения ЭВМ или операции сброса в регистры ЦП заносятся некоторые начальные значения. Обычно в процессе инициализации в память ЭВМ помещается программа, называемая первичным загрузчиком. ^ Основное назначение первичного загрузчика - загрузить в память с устройства внешней памяти операционную систему. Первичный загрузчик размещается в ПЗУ или автоматически считывается с некоторого устройства внешней памяти. Программному счетчику присваивается начальное значение, равное адресу первой команды первичного загрузчика. 2. Выборка команды. Центральный процессор производит операцию считывания команды из памяти. В качестве адреса ячейки памяти используется содержимое программного счетчика. 3. Увеличение программного счетчика. Содержимое считанной ячейки памяти интерпретируется процессором как команда и помещается в регистр команды. Устройство управления приступает к интерпретации прочитанной команды. По полю кода операции из первого слова команды устройство управления определяет ее длину и, если это необходимо, организует дополнительные операции считывания, пока вся команда полностью не будет прочитана процессором. Вычисленная длина команды прибавляется к исходному содержимому программного счетчика, и когда команда полностью прочитана, программный счетчик будет хранить адрес следующей команды. 4. Дешифровка и выполнение команды. По адресным полям команды устройство управления определяет, имеет ли команда операнды в памяти. Если это так, то на основе указанных в адресных полях режимов адресации вычисляются адреса операндов и производятся операции чтения памяти для считывания операндов.
Выполнение команды. Устройство управления и арифметико-логическое устройство выполняют операцию, указанную в поле кода операции команды.
Во флаговом регистре процессора запоминаются признаки результата операции (равно нулю или нет, знак результата, наличие переполнения и т.д.). Если это необходимо, устройство управления выполняет операцию записи для того, чтобы поместить результат выполнения команды в память. 7. Если последняя команда не была командой ОСТАНОВИТЬ ПРОЦЕССОР, то описанная последовательность действий повторяется, начиная с шага 1. Описанная последовательность действий центрального процессора с шага 1 до шага 6 называется циклом процессора. Большинство мини- и микроЭВМ имеют шинную организацию и их поведение описывается приведенным выше алгоритмом. Функционирование любой фон-неймановской ЭВМ описывается алгоритмом, близким к приведенному выше, хотя в различных конкретных ЭВМ реализация этого алгоритма может несколько отличаться: по-разному может осуществляться синхронизация процессов управления; процессор может считывать из памяти не одну команду, а сразу несколько и хранить их в специальной очереди команд; часто используемые программой команды и данные могут храниться не в основной памяти ЭВМ, а в быстродействующей кэш-памяти (буферной памяти) и т.д.
№30 свойства:
Различные определения алгоритма в явной или неявной форме содержат следующий ряд общих требований:
Дискретность — алгоритм должен представлять процесс решения задачи как последовательное выполнение некоторых простых шагов. При этом для выполнения каждого шага алгоритма требуется конечный отрезок времени, то есть преобразование исходных данных в результат осуществляется во времени дискретно.
Детерминированность (определённость). В каждый момент времени следующий шаг работы однозначно определяется состоянием системы. Таким образом, алгоритм выдаёт один и тот же результат (ответ) для одних и тех же исходных данных. В современной трактовке у разных реализаций одного и того же алгоритма должен быть изоморфный граф. С другой стороны, существуют вероятностные алгоритмы, в которых следующий шаг работы зависит от текущего состояния системы и генерируемого случайного числа. Однако при включении метода генерации случайных чисел в список «исходных данных», вероятностный алгоритм становится подвидом обычного.
Понятность — алгоритм должен включать только те команды, которые доступны исполнителю и входят в его систему команд.
Завершаемость (конечность) — при корректно заданных исходных данных алгоритм должен завершать работу и выдавать результат за конечное число шагов.[источник не указан 675 дней] С другой стороны, вероятностный алгоритм может и никогда не выдать результат, но вероятность этого равна 0.
Массовость (универсальность). Алгоритм должен быть применим к разным наборам исходных данных.
Результативность — завершение алгоритма определёнными результатами.
Алгоритм содержит ошибки, если приводит к получению неправильных результатов либо не даёт результатов вовсе.
Алгоритм не содержит ошибок, если он даёт правильные результаты для любых допустимых исходных данных.
Формы записи алгоритмов
Чтобы составить и записать алгоритм, необходим знать правила записи отдельных команд и всего алгоритма в целом.
Давайте попробуем рассмотреть примеры алгоритмов. Последовательность шагов, которых при решении некоторой задачи, удобно записывать в виде:
нумерованного списка (словесная-пошаговая форма записи);
таблицы (табличная форма записи);
блок схемы (форма записи в виде блок-схемы).
Базовые структуры алгоритмов — это определенный набор блоков и стандартных способов их соединения для выполнения типичных последовательностей действий.
К основным структурам относятся следующие:
линейные
разветвляющиеся
циклические